数字化等离子切割机在煤矿运营公司地面机加工的应用.pdf

陕西蒲白矿业科技58数字化等离子切割机数字化等离子切割机在煤矿运营公司在煤矿运营公司地面机加工地面机加工的的应用应用蒲白矿业有限公司煤矿运营公司范瑾杨宏军摘要数字化等离子切割是一种新型切割工艺，数字化等离子切割机替代传统的氧乙炔切割，安全、高效、节能，操作方便，满足机加工金属切割生产需求，是一种较为成熟、理想的切割设备，具有较高的推广应用价值。关键词等离子 切割机应用数字化1 前言蒲白矿业有限公司煤矿运营公司井下掘进设备部分配件、安全设施等需要地面机修厂采用钢材切割加工，机修厂之前主要采用传统氧气乙炔切割，这种切割方式虽然能满足切割需要，但存在操作不当可能发生回火事故，轻则损坏设备工具，重则发生人员烧伤甚至气体爆炸。有鉴于此，公司引进 LGK-80T 型数字化等离子切割机替代传统的氧乙炔切割，数字化等离子切割是一种新型切割工艺，其高效节能的特点符合国家的节能减排要求，切割用的控制方式具有全自动与半自动裁切双模式选择、数字精确控制切割长度、操作方便及适用范围广等特点，避免了二次修整加工耗能，将作为我公司今后主要的机加工切割设备。2 基本原理数字化等离子切割机从基本原理上来讲和传统氧气乙炔切割是完全不同的，其二者的区别是传统氧气乙炔切割是切割炬通过利用氧气、乙炔气混合引燃成高温溶解火焰，对钢材工件预热至燃烧温度约 870C 以上，使金属加热口局部熔化，然后藉切割炬的另一管路高压氧气喷射的气体热动能，吹去燃烧熔化的金属溶渣，熔融的铁元素由于受氧气高压喷离即形成割口，使金属工件沿割口和钢材分离。LGK 这个英文标识主要是表示逆变式等离子切割电源的意思。它是相当于一种陕西蒲白矿业科技59等离子电源的标识。而 LGK8 系列数字化等离子切割机主要是指空气等离子弧切割机，利用高速、高温、高能量的等离子气流来加热和熔化被切割材料，利用普通空气压缩机提供的压缩空气为工作气体和排除已熔化金属的气流，从而达到切割金属的目的。由于等离子温度非常高，可以切割碳钢、高速钢、工具钢、合金钢、不锈钢、铸造用铜、钢、铝及合金等绝大部分黑色及有色金属。与传统氧乙炔切割对比，减少了设备占用空间，保证了金属材料切割安全性，减少了氧气乙炔消耗，提高了工作效率。2.1主要技术参数表 1 主要技术参数表加工材料：铁板、铝板、镀锌板、白钢板、钛金板加工厚度：0.215mm切割速度：0-8000mm/min功率：8.5KW输入电压：3 相 380V电源频率：50HZ等离子电流：3080A工作方式：非接触式引弧图 1 数字化等离子切割机结构图陕西蒲白矿业科技602.2组成及工作原理等离子切割是以高温、高速被电离的气体形成等离子弧为热能,熔化被切割的金属,并以高速气流将熔化的金属吹走。由地面压风机提供的压缩空气进入切割枪后由气室分成两路，一路为等离子弧，一路为辅助气体。前者熔化金属作用，后者冷却切割枪并吹走熔化金属。数字化等离子切割机切割电源主要包括:主回路、控制回路以及气路三部分。主回路：包括接触器 K1、三相变压器 T1、三相整流桥（G1G4、C21C24）、吸收板 PCB6、引弧板 PCB4、滤波板 PCB5、高频板 PCB3。控制回路：由控制变压器 T2和驱动板 PCB1、IGBT 模块、控制板 PCB6等元件组成。气路部分由减压及电磁气阀DF 组成。切割工艺过程：预通气主电路供电高频引弧切割过程息弧停止接触器 K1 控制主回路供电，电磁气阀 DF 控制气路的开关，控制回路控制高频板 PCB3、引弧板 PCB4 动作引燃电弧，引弧成功后使高频停止工作。控制电路具备内部锁定功能：热控开关动作，停止工作。3等离子切割工艺与氧气乙炔切割工艺比较我公司首台数字化等离子切割机自投入使用至今，效果良好。电焊工反馈数字化等离子切割机运行期间切割精度比氧气乙炔火焰切割高，水下切割无变形，操作方便，安全高效。数字化等离子切割机在正常工作时，只需查看线路各项保护参数，大大降低了电焊工的操作难度。与传统氧气乙炔切割工艺相比具有以下优点：(1)适用范围广，可以用等离子切割的典型材料是钢、不锈钢、铝、黄铜、铜和其他导电金属。（2）减小安全隐患。传统氧乙炔切割时氧气和乙炔必须有 10 米的安全距离，而等离子切割机只需要带电切割即可，使用等离子切割技术替代氧气、乙炔进行切割作业消除了爆炸性气体在存放及使用期间的安全隐患。（3）高效率及高精准度。等离子切割的速度比传统氧乙炔切割速度快，切割效率高，而且等离子切割机引弧成功率高，切割电路稳定，电弧挺度好，切口光洁整齐。同时降低了作业人员的劳动强度。（4）操作简单，可靠性高。数字化等离子切割机精确预置切割电流，无极调节；同时抗网压波动能力强，电网正常波动对切割电流没有影响。（5）节能降耗。等离子切割机采用IGBT 逆变技术，高效节能，符合国家“节能减排”要求，降低了氧气乙炔的消耗，节约了费用。（6）方便移动搬迁。数字化等离子陕西蒲白矿业科技61切割机占用空间小、重量轻（23Kg），使用轻便快捷便于搬迁。4使用时注意事项（1）每次切割工作前，接好保护气体源，以免在气体不正常或保护气体异常情况下切割作业，影响工件加工质量。（2）LGK 型数字化等离子切割机输出电压达 270V，对电极和喷咀进行安装或更换时，必须要断电并进行安全确认后，戴上与输出电压相匹配的电工绝缘手套作业。（3）切割工作时操作者要在上风位置，持枪垂直于工件，切割后不能把割炬放在刚切割过的工件上。（4）切割时，不能把枪口对着旁人，并且要远离易燃易爆品。在易燃易爆品附近不能实施切割作业。（5）禁止将切割机电源作管道解冻之用。5效益分析5.1 经济效益LGK-80T 型数字化等离子切割机每台价格在 6000 元左右，等离子切割工艺与氧气乙炔切割工艺相比年节约费用 4.125万元（按工作时间 330 天/年计算）（1）传统氧乙炔切割按照每每天 4小时，每天需要氧气乙炔各一瓶 133 元计算；（每日按 6 小时计算）（2）数字化等离子切割机每天使用 2小时需要 8 元费用；（每日按 6 小时计算）（3）数字化等离子切割机与传统氧乙炔切割相对比每天节约费用 125 元。5.2 社会效益通过数字化等离子切割机替换传统氧乙炔切割，其“高效节能”的特点符合国家倡导的“节能减排”要求。同时有效的降低了氧气、乙炔的消耗，消除了安全隐患。6结论及推广应用前景数字化等离子切割是一种新型切割工艺，具有安全、高效、节能的特点，工作效率达到了 95%，数字化等离子切割机的效率因素无限接近于 1。由于切割工艺实现了无氧气、乙炔燃料，使用安全可靠切割速度快和精准度高，使用范围广并切成本低，在施工过程中减少了设备占用空间。满足了公司机加工金属切割生产需求，是一种较为成熟、理想的切割设备，具有较高的推广应用价值。